改善光刻胶涂覆过程中晶圆边缘气泡缺陷的方法与流程

本发明属于半导体器件制造工艺，特别涉及改善光刻胶涂覆过程中晶圆边缘气泡缺陷的方法。

背景技术：

1、光刻是集成电路制造过程中最重要的工艺，它利用光化学反应原理把事先制备在掩模版上的图形转印到晶圆上。光刻工艺主要包括三个过程：涂胶、曝光、显影。

2、涂胶是指半导体制造光刻工艺中对晶圆表面涂覆光刻胶的工艺。常见的旋转涂胶法是将一定量的光刻胶滴在晶圆上形成初始薄膜，然后晶圆加速旋转到预定速度，在离心力的作用下光刻胶沿径向外流，液体薄膜厚度不断下降，最终在晶圆表面形成均匀膜。传统旋转涂胶工艺过程可简化为4步：滴胶、旋转铺开、甩掉多余胶、溶剂挥发。

3、滴胶是把光刻胶滴注到晶圆表面上。滴胶工艺分为静止滴胶和动态滴胶，即当晶圆静止或旋转速度非常缓慢时，将光致抗蚀剂溶液滴在晶圆上。旋转铺开是指当晶圆加速旋转到一定的转速，使光致抗蚀剂溶液铺展到整个晶圆表面。甩掉多余胶是指转速稳定在最后的速度(一般在2000～8000r/min之间)大约10s，甩出多余的光致抗蚀剂，从而在晶圆上得到厚度均匀的薄膜。溶剂挥发是指以固定转速继续旋转已涂胶的晶圆，直到溶剂全部挥发。

4、在光刻胶旋涂的过程中，多余的胶会被离心力推到晶圆的边缘，大部分被甩离晶圆，有一部分残留在晶圆边缘。由于晶圆边缘气流相对速度很大，导致残留的胶很快固化，形成隆起的边缘。在表面张力的作用下，少量的胶甚至沿着边缘流到晶圆背面，对晶圆背面造成污染，且这部分胶容易发生剥离而影响其他部分的图形，或者造成污染，需要在旋涂结束后立即去除。经常采用的方式包括：利用化学或光学的方法去除晶圆边缘处的光刻胶，称为光刻胶边缘修复ebr(edge bead removal)，也叫光刻胶去边。

技术实现思路

1、本案发明人发现在涂胶工艺过程中，即使采用光刻胶边缘修复处理之后，晶圆上靠近边缘区域的光刻胶胶膜与光刻胶胶膜之间堆叠仍然容易产生气泡，造成边缘缺陷，特别是在传统厚胶旋转涂胶工艺进行二次涂胶时，光刻胶涂覆在非平整的晶圆表面，极其容易在两层光刻胶之间形成气泡,导致气泡在旋转铺开过程后始终存在晶圆上靠近边缘的区域中，而这些气泡会影响光刻胶膜厚的均匀性以及增加晶圆返工频率，降低晶圆良率。为了解决上述问题，本发明提出改善光刻胶涂覆过程中晶圆边缘气泡缺陷的方法。

2、本发明提出的一种改善光刻胶涂覆过程中晶圆边缘气泡缺陷的方法，包括如下步骤：

3、保持晶圆旋转，滴胶在已经涂覆有至少一层光刻胶的晶圆中心；

4、对所述晶圆进行多段式光刻胶边缘修复药液清洗处理，以改善光刻胶涂覆过程中晶圆边缘产生气泡的缺陷；其中，所述多段式光刻胶边缘修复药液清洗处理包括多区域光刻胶边缘修复药液清洗处理和/或多时段光刻胶边缘修复药液清洗处理；

5、停止光刻胶边缘修复药液清洗晶圆，提高晶圆旋转转速以将晶圆上多余液体去除。

6、根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述多段式光刻胶边缘修复药液清洗处理包括：

7、用光刻胶边缘修复药液清洗第一区域并持续第一时间段，以减薄第一区域内的膜厚至一定厚度，同时保持第一区域内的光刻胶胶膜表面湿润；

8、用光刻胶边缘修复药液清洗第二区域并持续第二时间段，用光刻胶边缘修复药液清洗第三区域并持续第三时间段,以保持第二区域和第三区域的膜厚为所述一定厚度，同时保持第二区域以及第三区域内的光刻胶胶膜表面的湿润；

9、用光刻胶边缘修复药液清洗第四区域并持续第四时间段，以保持第四区域内光刻胶胶膜表面的湿润，同时维持膜厚不变；

10、其中，所述第一区域为距离晶圆边缘第一距离的圆环与晶圆边缘之间的区域，

11、所述第二区域为距离晶圆边缘第二距离的圆环与晶圆边缘之间的区域，

12、所述第三区域为距离晶圆边缘第三距离的圆环与晶圆边缘之间的区域，

13、所述第四区域为距离晶圆边缘第四距离的圆环与晶圆边缘之间的区域。

14、根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述第一距离为1.5-4.5mm、第二距离为1.0-3.5mm，第三距离为2.4-2.6mm，第四距离为0.5-3.5mm。

15、根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述第一时间段为14-16s、第二时间段为4-6s、第三时间段为4-6s、第四时间段为2-4s。

16、根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述一定厚度为80-90um。

17、根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述将晶圆上多余液体去除时晶圆的转速为1100-1300rpm。

18、本发明的改善光刻胶涂覆过程中晶圆边缘气泡缺陷的方法无需对涂胶硬件进行改造，通过调整光刻胶边缘修复药液对晶圆进行清洗的相关参数，即可有效解决晶圆在进行多层涂胶过程中产生的气泡问题，简单方便，可操作性高。本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种改善光刻胶涂覆过程中晶圆边缘气泡缺陷的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的改善光刻胶涂覆过程中晶圆边缘气泡缺陷的方法，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的改善光刻胶涂覆过程中晶圆边缘气泡缺陷的方法，其特征在于：

4.根据权利要求2所述的改善光刻胶涂覆过程中晶圆边缘气泡缺陷的方法，其特征在于：

5.根据权利要求2所述的改善光刻胶涂覆过程中晶圆边缘气泡缺陷的方法，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的改善光刻胶涂覆过程中晶圆边缘气泡缺陷的方法，其特征在于：

技术总结
本发明提出改善光刻胶涂覆过程中晶圆边缘气泡缺陷的方法，属于半导体制备工艺技术领域。包括：保持晶圆旋转，滴胶在已经涂覆有至少一层光刻胶的晶圆中心；对晶圆进行多段式光刻胶边缘修复药液清洗处理，以改善光刻胶涂覆过程中晶圆边缘产生气泡的缺陷；其中，多段式光刻胶边缘修复药液清洗处理包括多区域光刻胶边缘修复药液清洗处理和/或多时段光刻胶边缘修复药液清洗处理；停止光刻胶边缘修复药液清洗晶圆，提高晶圆旋转转速以将晶圆上多余液体去除。本发明的改善光刻胶涂覆过程中晶圆边缘气泡缺陷的方法无需对硬件进行改造，通过调整EBR药液对晶圆进行清洗的相关参数，可有效解决晶圆在进行多层涂胶过程中产生气泡问题，简单方便，可操作性高。

技术研发人员：刘畅,仰庶,张晓燕,王晖,王坚
受保护的技术使用者：盛美半导体设备(上海)股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15